弹性支撑条件下分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析

分析了在各种经典及其派生弹性支撑边界条件下任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到了形式统一的封闭解析解。首先采用分布传递函数方法,得到了轴压等截面梁在各种边界条件下自由振动及稳定性分析的解析解,然后根据分段轴压阶梯梁横截面弯曲刚度和轴向压力沿轴线的变化情况,将梁分成多段子梁,再利用各子梁的解析解以及各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到粱的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。最后通过三阶梯梁的三个算例验证了本文方法的正确性,并针对各种边界条件,计算了各种边界条件下分段轴压四阶梯梁自由振动的前三阶固有频率和失稳载荷参数,分析了固有频率和失稳载荷与其模态形状的关系,探讨了弹性支撑条件下轴压阶梯梁固有频率随弹簧常数的变化趋势。     

轴向受载的Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应

建立了一种普遍的解析理论用于研究确定性载荷作用下轴向受载的单对称Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应。首先通过直接求解轴向受载的单对称均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程，给出了计算其自由振动的精确方法，并导出了轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁自由振动主模态的正交条件。然后利用简正模态法研究了确定性载荷作用下轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应，该梁所受到的载荷可以是集中载荷或分布载荷。最后假定确定性载荷是谐波变化的，得到了各种激励下封闭形式的解，并针对具体算例讨论了动力弯曲位移和扭转位移的数值结果。     

考虑剪切变形时轴向载荷联合作用下压杆屈曲

在考虑剪切变形对压杆弹性屈曲影响的基础上,采用摄动法研究了压杆在轴向压力和轴向均布、载荷联合作用下的弹性屈曲问题,推导出了压杆弹性屈曲模态函数和屈曲载荷的特征方程,并讨论分析了剪切变形、轴向压力、轴向均布载荷对压杆屈曲的影响。算例分析表明,摄动法计算的结果与Bessel函数法计算的结果相差较小,剪切变形对压杆在轴向压力和轴向均布载荷联合作用下发生弹性屈曲影响不大。     

轴向压缩载荷对结构振动的影响

结构稳定性和结构振动这两种不同性质的物理问题同时存在于导弹弹体结构上。本文采用扁壳大挠度理论,分析计算了在分支型和极值型两种失稳情况下,轴向载荷对结构自振频率的影响。结果表明:轴向载荷有降低结构自振频率的作用;在加载过程中,对应于基频的模态可能发生转变;当载荷接近于结构的临界载荷时,自振频率急速下降。     

脉冲侧压下的筒壳弹性屈曲

本文利用弹性理论对在空气冲击波作用下的圆柱壳的侧压稳定性进行了计算分祈,在不圆度为1％、最大位移为半径的5％时,计算结果与实验结果有很好的一致性。引入等效加载时间概念来表征载荷的时间特性,得到了载荷～冲量关系。通过对各种结构尺寸的临界载荷的计算,证明动力过载系数不仅与加载时间有关,而且与结构有关。在厚度一半径比大于0.005或长度-半径比小于4的区域内,临界载荷对结构几何参数比较敏感。     

圆柱壳轴向塑性动力失稳的第二临界速度

本文利用铝合金材料200多个9种不同厚度的圆柱壳研究在轴向冲击载荷作用下的塑性失稳问题。实验结果表明:不同半径a与厚度h比值的圆柱壳受撞击的塑性失稳,其屈曲模态会对应两个失稳临界速度V_(c1)、V_(c2),前者对应于轴对称屈曲模态,在a/h一定范围内后者比前者可以大一倍,一般是非轴对称屈曲模态,可认为它丧失承载能力。     

复合材料蜂窝夹层结构的总体稳定性研究

采用两种有限元模型和工程方法分别对复合材料蜂窝夹层结构在压缩、剪切载荷作用下的总体稳定性进行了计算,根据各计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:对于承受压缩载荷的结构,采用工程计算法能够较好的预估结构的屈曲临界载荷,而对于承受剪切载荷的结构,采用三维有限元法能较好的计算结构的屈曲载荷。     

均匀受压粘弹性圆环稳定性分析

采用Boltzmann线粘弹性元件本构理论,运用假设模态法、Galerkin方法及数值计算相结合的方法,建立了均匀受压粘弹性圆环的屈曲模型,研究了粘弹性系统在外在载荷的作用下的极限载荷及稳定性位移问题。发现了粘弹性结构蠕变屈曲的典型特征：延迟失稳。通过极限分析法和数值方法研究了环失稳后的后屈曲模态及相关参数对系统后屈曲解的影响。     

轴压载荷作用下初缺陷壳体的振动分析

本文采用解析与数值联合解法,分析了受轴压柱壳体的自由振动,重点讨论了初始几何缺陷对固有频率平方与轴压载荷关系的影响。为进行这种非线性分析的规范化计算提供一个有希望的途径。文中针对一种壳体和两种缺陷形式进行了求解。得到一些有益的结论。     

正交异性壳的临界外压计算

本文对正交异性壳在外压作用下的稳定性问題进行了研究,给出了适合工程计算的临界外压公式。文中还就生产工艺对铝-玻璃钢组合结构的承载能力影响作了定性分析,试验表明,该文给出的临界外压公式可以用于工程计算。     

平板焊接变形对铝合金搅拌摩擦焊加筋板

对搅拌摩擦焊加筋板筋条间平板的焊接几何变形形式进行了简化,参考Paik等人的统计分析结果给出了几何变形的幅值;采用有限元方法对结构的轴向压缩稳定性能进行数值计算,得到不同的几何变形形式对结构屈曲失稳和承载能力的影响,并分析了侧边支持条件对计算结果的影响。计算分析表明,总体上,文中定义的平板几何变形会使加筋板结构的一阶屈曲载荷增大,但会在一定程度上降低结构的承载能力;变形形式会影响结构的屈曲模态、屈曲载荷以及承载能力。     

平板焊接变形对铝合金搅拌摩擦焊加筋板轴压稳定性能的影响

对搅拌摩擦焊加筋板筋条间平板的焊接几何变形形式进行了简化,参考Paik等人的统计分析结果给出了几何变形的幅值;采用有限元方法对结构的轴向压缩稳定性能进行数值计算,得到不同的几何变形形式对结构屈曲失稳和承载能力的影响,并分析了侧边支持条件对计算结果的影响。计算分析表明,总体上,文中定义的平板几何变形会使加筋板结构的一阶屈曲载荷增大,但会在一定程度上降低结构的承载能力;变形形式会影响结构的屈曲模态、屈曲载荷以及承载能力。     

圆柱薄壳受轴压和内压联合作用时的稳定问题

本文介绍有关圆柱薄壳受轴压和内压联合作用时的稳定试验问题。提供了部分试验结果,并进行了分析。本文还根据Thielemann[8.9]得到的五个非线性方程用类似于Kempner E3]提出的方法进行求解。所得到的一些数值结果是与Kempner和Thielemann的结果相符的。 本文还指出圆柱薄壳在一般情况下承受轴向和径向载荷联合作用时的临界值均可用上述的非线性方程组求解。给出了预计的临界应力曲线,但该曲线尚有待在以后的计算和试验中加以证实。     

具有中间框的等网格加筋层合壳的非线性稳定性和临界刚度计算

本文采用修正的Hahn-Tsai复合材料非线性本构关系以及应用能量法,对具有中间框加强的等同格加筋复合材料层合壳的非线性稳定性和临界刚度进行了分析计算。通过大量数例计算,分析讨论了复合材料的非线性效应对轴压和侧向外压联合作用下的等网格加筋复合材料层合圆柱壳的稳定性临界力以及中间框临界刚度的影响。这些计算结果对复合材料的结构设计具有一定的参考意义。     

国产T300碳纤维格栅加筋圆筒轴压稳定性研究

为考察国产碳纤维复合材料的性能,分别制备了国产碳纤维和东丽T300的格栅加筋圆筒试验件,通过轴压试验研究了国产碳纤维格栅加筋圆筒的轴压稳定性。实验结果表明国产碳纤维结构件破坏载荷与进口件相比偏差小于5%,工艺稳定。采用MSC.Nastran非线性屈曲分析方法进行仿真分析,分析结果同试验值符合的较好,表明非线性屈曲分析能反映结构真实的失稳情况,更适合于分析筋条密度稀疏的格栅加筋薄壁结构。     

复合材料加筋壳的稳定性问题——第二部分 应用、讨论和实验

本文就复合材料加筋壳的非线性稳定理论的实际应用,进行详细讨论。该理论是一个一般化的非线性分析方法,包含有几何和材料非线性,初始缺陷和横向剪切影响诸因素;适用于各向同性材料或各向异性材料加筋或非加筋的壳类结构,在轴压或侧压,或轴侧压联合作用下稳定性分析。本文给出四个算例,计算结果表明该非线性理论与当前公开发表的研究和实验结果吻合很好。本文对文献的论述进行详细注释和讨论。并推荐建立在该非线性理论基往上的通用分析程序BASCOSI,该程序简捷,通用性好,可以在微机上运算,便于工程应用。     

密肋偏心加劲圆柱壳的弹性稳定性

整体加劲圆柱壳是目前型号中应用得最广泛的结构型式。本文利用线性各向异性理论,导出了密肋偏心加劲圆柱壳的弹性失稳临界轴向应力的计算表达式。着重分析了肋条的偏心影响。分析结果表明:肋条偏心对于壳体的失稳模型和失稳载荷都有大的影响,对于文中所提到的试验件,考虑肋条偏心影响的临界轴压计算值此不考虑偏心影响的计算值约低20～30％。试验结果表明:考虑偏心影响的理论计算结果与试验结果是比较一致的。     

复合材料机载天线罩有限元内力计算和屈曲稳定性分析

本文用有限元法计算了复合材料机载天线罩的内力,并对其进行了稳定性分析,得到了均布载荷作用下天线罩的内力和稳定性临界载荷及屈曲模态。文中选用轴对称截锥单元来离散天线罩,在应变向量阵中引入了横向剪切应变,从而考虑了剪切影响。为了避免剪切自锁,刚度的计算采用一点高斯积分法,几何刚度的推导采用Stricklin法。最终将稳定性问题归结为特征值问题。数值算例表明,对于复合材料旋转壳,横向剪切变形使其临界载荷降低;天线罩内力较大的区域集中在头部附近,失稳发生在根部附近,增加根部的厚度可改善天线罩的稳定性。     

结构动力可靠性探讨

结构可靠度是结构设计的重要指标之一。在工程设计中,作用在结构上的载荷往往是一个随机过程,例如,作用在高耸结构上的阵风,作用在建筑物上的地震载荷以及作用在火箭弹体上的脉动载荷等等。本文采用结构有限元分析方法,基于首次超越破坏模型和累积疲劳损伤破坏模型,介绍了一个计算在随机载荷和随机运动约束下的结构动力点可靠度的计算系统。     

利用NASTRAN和模态试验修正结构有限元分析模型

本文介绍了一个轴压圆柱形薄壳的模态试验结果以及利用MSC／NASTRAN计算壳体非线性模态的结果。同时,还介绍了利用NASTRAN和模态试验数据修正结构有限元分析模型的方法,结果表明,对于本文研究的壳体,经过NASTRAN设计优化模块的处理,前6－8阶自振频率的有限元计算结果与试验结果相对误差的均方根值约降低50％。